안휘대학교 광전정보 획득 및 방호 기술 전국 중점 연구실의 젊은 교수 판덩(潘登)이 중국과학기술대학 연구팀과 협력하여, 광섬유 기반 집적 소자를 위한 펨토초 레이저 복합 가공 방법을 제안하고, 상용 광섬유 끝단에 3차원 광섬유 미세집게를 구축하는 데 성공했으며, 연구 성과는 최근 《네이처(Nature)》에 게재되었습니다. 연구팀은 광전송, 광열 변환, 연질 재료 응답 및 강성 미세구조 역학 출력을 동일한 광섬유 끝단에 집적했습니다. 빛을 조사하면 재료의 변형이 미세구조의 제약을 받아 제어 가능한 운동으로 전환되어, 빛 에너지를 미세 규모의 기계적 힘으로 효과적으로 변환하며, 입력 광 파워를 조절하는 것만으로 잡는 힘의 크기를 연속적으로 제어할 수 있습니다. 즉, "빛으로 힘을 제어"하는 것입니다. 구축된 3차원 광섬유 미세집게의 출력력은 기존 광트위저(optical tweezer)의 10만 배 이상으로, 마이크로미터 단위 물체의 정밀 조작과 복잡한 미세구조의 정밀 조립을 가능하게 합니다.
기존 미세 조작 기술과 비교하여, 이 방안은 기존에는 동시에 충족하기 어려웠던 조작 정밀도, 출력력, 소자 크기 및 시스템 집적도라는 네 가지 지표를 모두 고려했으며, 전통적인 광트위저가 불투명 물체를 조작할 수 없고, 기계식 집게류 장치가 부피가 큰 등의 한계를 극복했습니다. 생물의학 분야에서, 이 미세집게는 100 마이크로미터 정도의 좁은 공간(예: 미세혈관, 담도 등 제한된 공간) 내에서 단일 세포 등 미세 대상을 정밀하게 조작하고 미세 규모의 시료를 채취할 수 있어, 최소 침습 의료에 새로운 기술 경로를 제공합니다. 연구진은 이 성과를 통해 광섬유가 기존의 광 정보 및 광 에너지 전송 매체에서 나아가, 빛으로 제어되는 미세나노 조작을 위한 통합 플랫폼으로 확장될 수 있음을 보여주었다고 밝혔습니다.